Метрология – это основа всего: учет электроэнергии и водопотребления, взвешивание товаров, расчеты при строительстве космических спутников, разработка медицинских приборов и лекарств, спортивные достижения и антидопинговый контроль, а также развитие сельского хозяйства и многое другое. О ключевых направлениях развития, создании новых эталонов и глобальных целях метрологии мы поговорили с руководителем Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Антоном Шалаевым.

Антон Шалаев: Ключевым вызовом для российской метрологии является необходимость качественного метрологического обеспечения новых технологий и приоритетных направлений научно-технического развития, иными словами, метрологическое обеспечение технологического лидерства Российской Федерации.

Технологическое лидерство, заявленное в качестве одной из национальных целей развития в «новом» майском Указе Президента Российской Федерации, напрямую связано и с реализацией прикладных проектов по повышению точности измерений. Это касается авиа- и станкостроения, автомобильной промышленности, радиоэлектроники, фармацевтики, судостроения, развития космических технологий, а также сферы оборонно-промышленного комплекса.

Необходимо развивать измерения в целях поддержки критически важных для страны отраслей

Для этого необходимо продолжать работу по модернизация эталонной базы, включая создание государственных первичных эталонов единиц величин, основанных на фундаментальных физических константах. Государственные научные метрологические институты Росстандарта на постоянной основе проводят работу как по созданию новых уникальных эталонов, так и по модернизации существующих, развивая их характеристики.

Только за прошедшие 12 месяцев появились либо усовершенствованы государственные первичные эталоны массовой концентрации кислорода, водорода и углекислого газа в жидких средах, единицы ускорения в области гравиметрии, единицы количества переданной и принятой информации и параметров пакетных сетей передачи данных, эталон твердости металлов и целый ряд других. Нельзя останавливаться на достигнутом, эта работа должна осуществляться постоянно

Также необходимо преодолевать зависимость от импорта измерительной техники по тем видам измерений, где мы видим еще существенную долю использования отечественными предприятиями зарубежного измерительного оборудования. Важно также развивать и кадровый потенциал системы обеспечения единства измерений.

Второй вызов, стоящий перед нами, – это международное сотрудничество в сфере метрологии. Защите интересов Российской Федерации в области метрологии на международном уровне способствует и участие Российской Федерации в международном сотрудничестве в области метрологии.

Несмотря на отказ ряда западных стран признавать результаты сличений, в которых принимали участие российские метрологические институты, и призывы Европейской ассоциации национальных метрологических институтов (ЕВРАМЕТ) и Европейского сотрудничества в области законодательной метрологии (ВЕЛМЕК) вовсе приостановить сотрудничество с российскими метрологическими институтами, Российская Федерация сохраняет лидирующие позиции по количеству измерительных возможностей. Так, ведется активное двустороннее сотрудничество в области метрологии и стандартизации в рамках таких региональных организаций, как Евро-Азиатское сотрудничество государственных метрологических учреждений (КООМЕТ) и Межгосударственный совет по метрологии, стандартизации и сертификации Содружества Независимых Государств (МГС СНГ). Появляются и новые форматы – в год председательства Российской Федерации в БРИКС мы вышли с целым рядом инициатив в области метрологии к нашим партнерам по данному объединению и были поддержаны.

И, наконец, еще один вызов – это цифровая трансформация экономики и промышленности, а следовательно, и метрологии.

Кстати, для систематизации всех задач, которые нам необходимо выполнять в целях развития системы обеспечения единства измерений в условиях этих вызовов, Росстандарт вместе с государственными научными метрологическими институтами и Метрологической академией сейчас разрабатывает комплекс мероприятий, который ляжет в основу нового документа долгосрочного планирования развития и придет на смену действующей Стратегии обеспечения единства измерений. В целях сбора объективной обратной связи от представителей организаций, а также научного сообщества проект Стратегии уже дважды обсуждался на мероприятиях Метрологической академии, а также на заседании Комитета РСПП по техническому регулированию с участием Минпромторга России, Росстандарта и широкого круга представителей промышленности.

МетрологияPRO: Говоря о цифровой трансформации, какая роль у метрологии в эпоху индустрии 4.0? Как вы думаете, как она изменится через 10-15 лет?

Антон Шалаев: Здесь мы должны говорить о двух составляющих. С одной стороны, сама деятельность в сфере прикладной метрологии должна автоматизировать свои процессы и повсеместно использовать современные информационные технологии.

С другой стороны, современные измерительные возможности должны способствовать внедрению цифровых технологий. Для успешной цифровой трансформации в промышленности необходима информация об объектах и их состоянии. Эту информацию получают с помощью различных датчиков и средств измерений, от точности и достоверности результатов измерений которых зависит правильность, оперативность и своевременность принятия управленческих решений. Учитывая это, роль метрологии весьма значима. В ближайшие 10-15 лет, по мере того как цифровые технологии будут внедряться во все отрасли промышленности и сферы деятельности человека, роль метрологии и ее соответствия реальным потребностям промышленности будет только расти. При этом она должна развиваться и соответствовать потребностям промышленности.

Можно предположить, что в ближайшее десятилетие возрастет потребность в метрологическом обеспечении:

• передовых технологий проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанных на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;

• экологически чистой и ресурсосберегающей энергетики, технологий повышения эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, получения новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;

• персонализированной, предиктивной и профилактической медицины, высокотехнологичного здравоохранения и технологий здоровьесбережения, в том числе лекарственных препаратов и генетических данных;

• высокопродуктивного и экологически чистого агро- и аквахозяйства, средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, производства безопасных и качественных продуктов питания, а также хранения и эффективной переработки сельскохозяйственной продукции;

• интеллектуальных транспортных, энергетических и телекоммуникационных систем;

• выбросов и поглощения климатически активных веществ;

• природоподобных технологий, воспроизводящих системы и процессы живой природы в виде технических систем и технологических процессов, интегрированных в природную среду и естественный природный ресурсооборот.

МетрологияPRO: В своем недавнем интервью вы говорили о возможном уходе от периодической поверки благодаря внедрению «умных» счетчиков. Какие еще перспективы развития метрологии связаны с развитием технологий ИИ?

Антон Шалаев: Счетчик сам по себе, даже включающий встроенную систему диагностики, является физическим устройством и подвержен старению и, что более важно, метрологическому старению, т.е. своего рода «уходу» метрологических характеристик от номинальных. Проблема, как это часто бывает в технике, может быть решена за счет смены подхода. Например, это может быть применение не просто «умных» счетчиков, а «умных систем» коммерческого учета, которые будут давать оценку необходимости проводить поверку не жестко по истечении срока межповерочного интервала, а с учетом показаний смежных счетчиков и каналов в «умной системе». Если результаты измерений смежных приборов учета согласованы, то необходимости проводить поверку нет. Это тоже своего рода самодиагностика, но уже на уровне системы. Она позволит не только сэкономить время, средства и нервы потребителей, но и существенно оптимизировать средства, затрачиваемые на метрологическое и техническое обслуживание систем учета.

Для этого необходимо полностью реализовать интеграцию «умных» счетчиков в системы и сформировать «интеллектуальную» надстройку с привлечением актуальных сейчас направлений – анализа данных и искусственного интеллекта

Подобные системы коммерческого учета воды, построенные на базе «умных» счетчиков, позволяют решить в масштабах района или даже целого города задачи оперативного контроля потребления ресурсов, определения возможных утечек или попыток хищений, обеспечить на предприятиях водоканалов подключение необходимых мощностей для качественной водоподготовки и водоочистки. Для индивидуальных пользователей «умные» счетчики могут предложить целый ряд дополнительных функций, например, выгрузка и хранение данных о потреблении воды, дистанционное оповещение о возможной протечке.

Перед метрологами встают новые задачи. Они должны верифицировать и аттестовывать алгоритмы и программы, использующие измерительную информацию, чтобы гарантировать ее корректную интерпретацию и обработку. Что касается искусственного интеллекта (ИИ), то очевидно, что применение технологий на основе ИИ может сократить время разработки функций преобразований входных и выходных величин – при наличии достаточной базы данных для обучения ИИ. Однако средства измерений, использующие ИИ, также требуют подтверждения достоверности их метрологических характеристик. С появлением новых средств измерений на основе технологии ИИ требуются новые методы испытаний таких средств измерений. Эта задача сегодня одна из наиболее актуальных. Кроме того, актуальна разработка новых алгоритмов обработки больших баз данных на основе интеллектуальных средств измерений.

Приведу еще один пример использования искусственного интеллекта в измерительных системах. В настоящее время реализуется федеральный проект «Чистый воздух» национального проекта «Экология», который направлен на улучшение экологической обстановки и снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Цель проекта – снижение уровня загрязнения атмосферного воздуха в 12 городах, в том числе снижение выбросов не менее чем на 20%, а к 2030 году – в два раза. Для того чтобы полная информация об объеме и составе выбросов предприятий поступала в Росприроднадзор в онлайн-режиме, в апреле 2023 года президентом России был подписан закон об оснащении предприятий системами автоматического контроля выбросов (САКВ) до конца 2025 года.

Количество установленных САКВ в рамках данного проекта – около 450 систем, а до 2030 года в рамках выполнения требований Федерального закона «Об охране окружающей среды» будет установлено более 6000 систем. Стоимость оснащения одного стационарного источника выбросов вредных веществ «традиционными» САКВ начинается от 50 млн рублей, а срок проектирования – от полутора лет и более.

Однако, если мы будем использовать САКВ с применением искусственного интеллекта, то стоимость оснащения сократится в два-пять раз, а срок проектирования – на 6-12 месяцев.

Росстандарт в этом году организовал разработку шести национальных стандартов по метрологическому обеспечению данных предиктивных САКВ. Данные стандарты разрабатываются на основе опыта ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», который в течение пяти лет участвует совместно с российским предприятиями в разработке данных систем.

МетрологияPRO: Как вы оцениваете качество, количество и оснащение метрологических лабораторий, которые действуют сейчас в России?

Антон Шалаев: Если говорить о лабораториях, которые не относятся к сфере государственного регулирования, то есть любой организации, где проводятся измерения, то оценить их качество и оснащение достаточно проблематично. Однако если мы говорим об аккредитованных лабораториях, которые выполняют работы по обеспечению единства измерений в регулируемой сфере, например поверку, то в отношении подобных лабораторий можно сделать ряд комментариев.

По состоянию на сегодняшний день в подсистеме «АРШИН» ФГИС Росстандарта авторизовано 2312 организаций, которые имеют право передавать сведения о результатах поверки средств измерений в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. В части оснащенности ситуация такова, что аккредитованные лица могут использовать эталоны и поверочное оборудование, принадлежащее им на законных основаниях, однако, в том числе в целях сохранения коммерческой тайны, данные сведения в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений не передаются.

В отношении подведомственных организаций Росстандарта могу сказать, что принимаются меры по оснащению организаций, расположенных по территориальному принципу, с учетом потребностей в поверке на закрепленных территориях. Сейчас абсолютное большинство метрологических центров Росстандарта оснащены на самом высоком уровне, они обладают самым современным оборудованием. Кроме того, мы активно работаем над развитием полностью автоматизированных рабочих мест поверителей.

Качество работы метрологических лабораторий можно оценить по качеству оказания услуг и выполнения работ по обеспечению единства измерений. Качество предоставляемых услуг мониторится на постоянной основе, а сведения о «подозрительных» организациях передаются в Росаккредитацию.

В целом возможности метрологических лабораторий на достаточном уровне обеспечивают потребности предприятий промышленности
в метрологическом обеспечении.

МетрологияPRO: Сейчас в системе Росстандарта развивается и производство средств измерений и стандартных образцов. Расскажите, пожалуйста, что производите и зачем это понадобилось ведомству.

Антон Шалаев: Развитие производства средств измерений и стандартных образцов в системе Росстандарта является важным аспектом для обеспечения технологического суверенитета Российской Федерации. В современных экономических условиях Росстандарт активно работает над разработкой и выпуском новых типов средств измерений и стандартных образцов – в первую очередь по тем направлениям, где мы видим, что задачи импортозамещения измерительного оборудования в полной мере не решены. Кстати, это не такое уж и новое для нас направление – создание эталонов и высокоточных средств измерений являлось одной из приоритетных задач ведомства еще и в советский период.

В прошлом году мы вместе с подведомственными организациями подготовили Единый каталог продукции, выпускаемой организациями Росстандарта, включающий в себя систематизированную информацию о средствах измерений и государственных стандартных образцах. Их разработка и производство осуществляется как на базе научных и производственных мощностей государственных научно-исследовательских метрологических институтов (ФГУП «ВНИИФТРИ», ФГУП «ВНИИМ» (вместе с филиалами), ФГБУ «ВНИИОФИ»), так и региональными центрами стандартизации, метрологии и испытаний системы Росстандарта (например, ФБУ «Омский ЦСМ», ФБУ «Тюменский ЦСМ», ФБУ «Калужский ЦСМ» и целым рядом других). Этот каталог постоянно обновляется и на текущий момент включает более 100 наименований средств измерений и более 500 наименований стандартных образцов, что позволяет удовлетворить запросы различных отраслей промышленности.

В России насчитывается более 200 разработчиков и производителей стандартных образцов, в том числе из частного бизнеса. Но основной вклад по-прежнему вносят наши ведущие метрологические институты – ВНИИМ им. Д.И. Менделеева и его уральский филиал УНИИМ. Последний исторически специализируется на теме СО и неслучайно выполняет функции рабочего аппарата Государственной службы стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов. Эта служба координирует общую работу государства в лице регуляторных органов, центров фундаментальной и прикладной науки, бизнеса, чтобы добиваться как можно более эффективного ответа на потребность экономики, других сфер жизни страны в стандартных образцах. Кстати, ВНИИМ им. Д.И. Менделеева успешно завершил очередной этап опытно-конструкторской работы «Суверенитет» по созданию новых комплексов стандартных образцов, применяемых для поверки и калибровки средств измерений в области здравоохранения, охраны окружающей среды, пищевой, сельскохозяйственной, биотехнологической промышленности.

В целом можно сказать, что решение организационных задач импортозамещения – уже пройденный этап. При помощи масштабной господдержки, концентрации усилий на собственных возможностях эти задачи действительно во многом уже решены.

Так что для нас более актуальной постепенно становится другая тема – опережение. Это перенос акцентов на разработку и производство стандартных образцов, которые по своим характеристикам не просто не уступают зарубежным аналогам или их превосходят, а вообще не имеют аналогов за пределами нашей страны.

МетрологияPRO: Расскажите, какими последними достижениями в сфере метрологии вы гордитесь? Какие из них, по вашему мнению, являются знаковыми?

Антон Шалаев: На самом деле их достаточно много. Особо выделю следующие: во-первых, это создание современной метрологической инфраструктуры, способной обеспечить текущие и перспективные потребности общества, промышленности и государства в метрологическом обеспечении, позволившей нам войти и на должном уровне оставаться государством – лидером в сфере обеспечения единства измерений.

По данным Международного бюро мер и весов, по итогам года Российская Федерация занимает второе место в мире по количеству калибровочных и измерительных возможностей после Китая, опережая США и Германию

Во-вторых, это современная эталонная база – наши государственные первичные эталоны. Я уже говорил о важности работ по ее поддержанию и развитию, но ведь каждый отдельно взятый государственный первичный эталон в нашей стране – это уже повод для гордости. Например, за последние 15 лет благодаря применению передовых технологий точность национальной шкалы времени повысилась более чем в 10 раз. В настоящее время отечественная шкала времени имеет расхождение относительно шкалы Всемирного времени в пределах трех миллиардных долей секунды и входит в пятерку лучших национальных реализаций шкал времени. А государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени с прошлого года вносит наибольший вклад в мире в формирование международной шкалы времени.

В-третьих, это «цифровая зрелость» отечественной метрологии. Можно с гордостью сказать, что Россия первая в мире перешла на электронное, полностью безбумажное, подтверждение результатов одних из основных видов метрологической деятельности, таких как утверждение типа стандартных образцов и типа средств измерений, а также поверки средств измерений. Соответствующие изменения в законодательство в области обеспечения единства измерений вступили в силу в 2020 году. Важно, что при этом была обеспечена техническая реализация требований нормативных правовых актов в информационной системе, предназначенной для создания и ведения Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений (подсистеме «АРШИН» ФГИС Росстандарта). Опыт использования именно цифрового подтверждения результатов метрологической деятельности за период с 2020 года показал свою состоятельность, сделав сферу услуг в области метрологического обеспечения более прозрачной.

Много еще предстоит сделать в части импортозамещения средств измерений, но и здесь уже есть поводы для гордости. В ряде областей измерений мы за очень короткий период времени достигли высокого уровня импортонезависимости и обеспечили наличие полной номенклатуры измерительной техники от рабочего средства до эталона, производимых в России. Такова ситуация, например, в области измерений силы, в значительной степени – массы, расхода, счетчиков электрической энергии, вязкости.

МетрологияPRO: В самом начале нашей беседы Вы упомянули развитие кадрового потенциала. Каким образом можно привлечь молодых ученых и высококлассных специалистов в метрологическую деятельность?

Антон Шалаев: В этом году исполнилось 125 лет метрологическому образованию в России. Анализируя весь этот период, можно сказать, что обучение метрологической грамотности должно начинаться в школе.

Популяризация метрологии как сферы деятельности в школе необходима, причем обусловлено это даже не необходимостью воспитания будущих метрологов, а ролью измерений в современном мире. Они являются важнейшей составной частью современных наукоемких технологий практически во всех областях деятельности – в промышленности, научных исследованиях, медицине, обороне и многих других

Поэтому метрологическая грамотность необходима для специалистов, работающих во всех сферах экономической деятельности. Даже спорт высоких достижений не может обойтись без решения метрологических задач – от точности измерений конкретных параметров (время, масса, длина и т.п.) до доказательного контроля наличия допинга.

Также важно сделать процесс метрологического образования непрерывным. Росстандарт старается уделять большое внимание привлечению молодежи, а также популяризации инженерной профессии среди детей. Так, одним из ключевых проектов ведомства в данном направлении является стартовавший в 2022 году проект ведомства «Метрологический образовательный кластер Росстандарта». Он как раз и направлен на популяризацию инженерных профессий и расширение профессиональной ориентации детей дошкольного возраста, школьников и студентов.

Сейчас мы выделяем две основные задачи проекта, а именно:

• популяризация стандартизации и метрологии среди воспитанников организаций дошкольного образования, учащихся школ, а также студентов вузов;

• увеличение числа абитуриентов, поступающих в университеты по специальности «стандартизация и метрология», «управление качеством, стандартизация и метрология».

Кластер дает возможность комплексно развивать инженерные профориентационные направления для детей, начиная с дошкольного возраста до студентов университетов, что особенно важно для современного рынка образования и труда.

На данный момент в Метрологический образовательный кластер Росстандарта входят уже 22 субъекта Российской Федерации

Кроме того, не могу не отметить развитие системы советов молодых ученых и специалистов в подведомственных организациях Росстандарта и в целом по ведомству. Работа с молодежью крайне важна – а в практическом плане привлечение молодых ученных и высококлассных специалистов в метрологическую деятельность возможно в первую очередь путем организации крупных научно-исследовательских работ государственной важности. В этом случае молодые специалисты получают и колоссальный опыт научной работы, и достойное финансирование, и сопричастность к решению крупных задач, зачастую мирового значения.

Автор: МАРИНА ЧАЙКИНА

Источник: МетрологияPRO